循環(huán)泵節(jié)能改造

廖國銘　馮遠(yuǎn)友

【摘 要】介紹了我廠硫酸裝置循環(huán)水系統(tǒng)現(xiàn)狀，對循環(huán)水泵進(jìn)行分析后，進(jìn)行節(jié)能改造，切割了兩臺循環(huán)水泵的葉輪，運(yùn)行半年多來，取得了較好的節(jié)能效果。

【關(guān)鍵詞】循環(huán)泵；真空；揚(yáng)程

1 概述

廣東云硫礦業(yè)化工廠十二萬噸硫酸裝置自1999年建成投產(chǎn)，硫酸裝置循環(huán)水系統(tǒng)，主要將冷卻塔冷卻的循環(huán)水輸送到干吸崗位的酸冷器、凈化崗位的間冷器、汽輪發(fā)電機(jī)的冷凝器進(jìn)行熱交換，以滿足發(fā)電和硫酸生產(chǎn)的需要。

循環(huán)水系統(tǒng)主要的動力裝置配有3臺水泵，型號350S44，額定流量1260m3/h，額定揚(yáng)程44m，轉(zhuǎn)速1480rpm，長沙水泵廠生產(chǎn)；配套電機(jī)型號Y355-1-4/220kW/6kV/26.3A/1485rpm，西安電機(jī)廠生產(chǎn)。

7臺冷卻塔各匹配一臺22kW電機(jī)。正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)循環(huán)水泵實(shí)行兩開一備，冷卻塔運(yùn)轉(zhuǎn)數(shù)量則視循環(huán)水溫決定， 開啟數(shù)量在4～7臺之間。硫酸裝置流程如下方框示意圖。

2 設(shè)備運(yùn)行現(xiàn)狀

自建成投產(chǎn)以來循環(huán)水系統(tǒng)經(jīng)一系列的設(shè)備改造和更新。2011年年終檢修把循環(huán)水泵泵組供水方式由并聯(lián)供水改為獨(dú)立供水后，循環(huán)泵泵組供水流量增多；同時(shí)對間冷器、冷卻塔等老化設(shè)備進(jìn)行更新或優(yōu)化，并降低了10多米高度，從而降低了循環(huán)水揚(yáng)程，泵組的總流量偏大，而在硫酸實(shí)際生產(chǎn)中時(shí)常要用閥門來調(diào)節(jié)流量，循環(huán)泵組功率偏大，硫酸循環(huán)水系統(tǒng)電能消耗每年高達(dá)379萬kW.h；可采取措施降低泵組流量和功率，達(dá)到降低循環(huán)水系統(tǒng)電能消耗的目的。循環(huán)泵泵組在閥門全開時(shí)流量可達(dá)到2500多m?。在目前工藝狀態(tài)下，酸冷器段所在的2#循環(huán)水泵的出口控制閥門開度約為3/4，冷凝器段的出口控制閥門開度約1/4，循環(huán)水系統(tǒng)所需流量約為2100m?，所以在生產(chǎn)過程需用閥門來調(diào)小流量。因此循環(huán)水泵與系統(tǒng)不匹配，泵組功率偏大，能耗增加；循環(huán)水泵偏離最佳功況運(yùn)行范圍，實(shí)際效率低。

3 350 S44循環(huán)水泵節(jié)能改造的可行性

3.1 硫酸系統(tǒng)所需流量的估算

在目前硫酸循環(huán)水系統(tǒng)中，循環(huán)水系統(tǒng)所需流量約為2100m?，獨(dú)立供水下單臺循環(huán)水泵的流量為1050m?。根據(jù)這一流量來選取水泵型號，由水泵的性能曲線看出，350S44A的水泵正好匹配。如果把350S44水泵改用350S44A型泵后，在控制閥門開度相同的情況下，單個(gè)循環(huán)泵流量下降約100 m3/h，兩臺泵獨(dú)立運(yùn)行時(shí)總流量共少200 m3/h 左右，揚(yáng)程平均下降了7米，控制閥全開時(shí)總流量可達(dá)到2600多m3/h 。（具體詳情見圖一、350 S44和350 S44A性能參數(shù)比較）

在循環(huán)泵3所在的冷凝器支路，閥門開不到2/3就可滿足冷凝器所需冷卻用循環(huán)水的要求，這時(shí)泵的流量小于1100m3 /h，泵的揚(yáng)程為37米（3MW汽輪機(jī)負(fù)荷達(dá)3200 kW.h所需的循環(huán)水量約980 m3 /h）；在間冷器、酸冷器的供水支路，非高溫天氣時(shí)，硫酸供水全開2#350S44A循環(huán)水泵，流量可達(dá)到1350 m3 /h，泵的揚(yáng)程為31米；完全能滿足當(dāng)前循環(huán)水系統(tǒng)設(shè)備熱交換的需要。如夏天最熱天氣時(shí)，全開2#350S44A流量仍然不夠，可全開1#350S44循環(huán)水泵，在揚(yáng)程在35m此時(shí)泵的流量可達(dá)到1500 m3 /h，來滿足酸冷器、間冷器的熱交換需要。

3.2 350 S44循環(huán)水泵節(jié)能改造的方案選擇

3.2.1如把2臺350 S44改為350 S44A，每臺循環(huán)泵額定功率降低了60kW.h，2臺達(dá)到120kW.h。但投入成本相對過高：循環(huán)泵匹配的160 kW Y315L1-4電機(jī)不能用原來的6000V的配電系統(tǒng)，要重新安裝一套低壓配電系統(tǒng)。一條4*120 m2 的電纜100米、一個(gè)帶軟啟動的配電箱，350 S44A循環(huán)泵價(jià)格約2.4 萬元，配套Y315L1-4電機(jī)約2.7萬元（長沙水泵總廠），更新一臺水泵帶配套電機(jī)、電纜線、軟啟動的配電箱、再加上基礎(chǔ)費(fèi)用，約20萬元。更換二臺高效節(jié)能泵的總投資估計(jì)為40多萬元。優(yōu)點(diǎn)：能效高，性價(jià)比高，但投資大，安裝時(shí)間長。

3.2.2充分利用現(xiàn)有設(shè)備，保持6000V電機(jī)和電纜不變，把2臺循環(huán)水泵葉輪進(jìn)行切割，把350S44循環(huán)泵葉輪直徑切割到350S44A循環(huán)泵的葉輪直徑的尺寸大小，來降低了循環(huán)泵一個(gè)等級的流量。為了證明切割葉輪降低流量的可行性，我們用2#備用泵來做試驗(yàn)。2012年8月6日，小組成員馮遠(yuǎn)友、廖國銘用以前更換拆下的350S44葉輪，到云硫機(jī)械廠把葉輪尺寸從Φ410切割到Φ370（350S44A循環(huán)泵葉輪直徑長度），8月8日在機(jī)修員工的協(xié)助下，關(guān)閉2#循環(huán)水泵的進(jìn)出口閥門，拆下2#循環(huán)水泵的葉輪，并重新安裝好，向冷凝器供水，運(yùn)行了兩天，試驗(yàn)結(jié)果表明：電機(jī)電流從原來的24A下降到20A，功率從198kW下降到142kW，流量約1100m3/h ，循環(huán)泵的出口水溫為29℃，能滿足生產(chǎn)需要。所以我們選擇切割循環(huán)水泵350S44葉輪。

4節(jié)能改造

我廠在8月10日-9月20日這段時(shí)間，先后對2臺循環(huán)水泵的葉輪進(jìn)行切割再安裝。把葉輪從Φ410切割到Φ370，充分利用停機(jī)檢修時(shí)間進(jìn)行安裝，之后投入運(yùn)行。循環(huán)水的系統(tǒng)流量約為2200m3 /h，能滿足冷凝器、酸冷器、板式換熱器的熱交換需要，循環(huán)水溫在30℃以下，3MW汽輪機(jī)在低真空度下運(yùn)行，其它各種參數(shù)指標(biāo)在設(shè)計(jì)范圍內(nèi)。從2012年10月到2013年3月（11月停機(jī)檢修，未統(tǒng)計(jì)），循環(huán)水泵泵組共用電量837144kW.h，比改造前的循環(huán)水泵泵組共用電量1186698kW.h，用電量下降了349554kW.h；改造后泵組的平均負(fù)荷為290.67kW.h，比改造前泵組的平均負(fù)荷408.64kW.h，下降了117.97kW.h。而切割葉輪的總成本為240元。以上網(wǎng)電價(jià)0.4716元/kW.h計(jì)算，活動期間（四個(gè)月）的經(jīng)濟(jì)效益為16.46萬元。以此推算，全年的經(jīng)濟(jì)效益達(dá)到49.38萬元，節(jié)能的效果相當(dāng)明顯。